عنوان
مطالعه تجربي و شبيه‌سازي CFD تاثير حضور ذرات در اندازه‌گيري دبي جريان‌هاي دوفازي گاز-ذره
نويسنده اصلي
حمزه فرح زادي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
جريان‌سنج‌هاي گردابه‌اي يكي از رايج‌ترين جريان‌سنج‌هاي مورد استفاده در صنعت هستند. اساس كار اين جريان‌سنج‌ها، اندازه‌گيري فركانس گردابه‌هاي ايجاد شده در پشت بدنه مانع است. حضور ناخواسته ذرات در جريان گازي به واسطه تغييري كه در مشخصه‌هاي جريان به خصوص مشخصه‌هاي گردابه‌ها ايجاد مي‌كنند، مي‌تواند سبب ايجاد خطا در اندازه‌گيري با جريان‌سنج گردابه‌اي گردد. در اين تحقيق به دو موضوع مهم در جريان‌هاي رقيق دوفازي گاز-ذره در هنگام عبور از يك جريان‌سنج گردابه‌اي پرداخته مي‌شود. اول اينكه آيا حضور ذرات جامد در جريان گازي سبب تغيير مشخصه‌هاي گردابه‌هاي توليدي در پشت بدنه مانع مي‌شود و دوم اينكه آيا مي‌توان دبي جرمي ذرات در جريان رقيق دوفازي گاز-ذره را با استفاده از يك جريان‌سنج گردابه‌اي اندازه‌گيري نمود. از ديدگاه اولرين-اولرين براي شبيه‌سازي جريان دوفازي گاز-ذره درون يك جريان‌سنج گردابه‌اي استفاده شده است. در روش تجربي يك سامانه آزمايشگاهي ساخته شده است كه در آن يك مانع مثلثي به طور عمود بر جهت جريان و در مركز لوله نصب شده است. با استفاده از يك حسگر فشار، نوسانات فشار در پشت بدنه مانع و متوسط افت فشار در دو طرف مانع اندازه‌گيري مي‌شود. مقايسه نتايج شبيه‌سازي و داده‌هاي تجربي نشان داد كه حداكثر خطاي اندازه‌گيري فركانس گردابه در جريان‌هاي دوفازي گاز-ذره 7 % مي‌باشد. بنابراين نتايج شبيه‌سازي و آزمايشگاهي مويد يكديگر هستند. نتايج آزمايش‌ها نشان دادند كه كسر حجمي و عدد استوكس ذرات مهمترين پارامترهاي اثرگذار روي عملكرد جريان‌سنج گردابه‌اي هستند. ميكروذرات با توجه به اينكه از گردابه اوليه خود خارج نمي‌شوند، فركانس گردابه را تغيير نمي‌دهند، در حاليكه ذرات درشت مي‌توانند تا 20% اين فركانس را كاهش دهند. ذرات با اعداد استوكس نزديك به يك بيشترين تغيير در فركانس گردابه را ايجاد مي‌كنند، به طوريكه بسته به ميزان كسر حجمي ذرات، فركانس نوسانات در حضور ذرات تا 70% نسبت به جريان تك‌فازي گازي تغيير مي‌نمايد. نتايج نشان داده‌اند كه با اندازه‌گيري متوسط افت فشار در دو طرف بدنه مانع و فركانس گردابه‌ها مي‌توان ميزان بارگذاري جرمي در جريان رقيق دوفازي گاز-ذره را با حداكثر خطاي 5 % اندازه‌گيري نمود. لازم است در كنار جريان‌سنج گردابه‌اي يك سرعت‌سنج نيز نصب گردد تا ابتدا سرعت سيال اندازه‌گيري شود و بر اساس سرعت اندازه‌گيري شده، نسبت افت فشار به فركانس در جريان مرجع بدست آيد. سپس با استفاده از خروجي جريان‌سنج گردابه‌اي (متوسط افت فشار و فركانس گردابه)، ميزان بارگذاري جرمي محاسبه گردد.
شماره ركورد
207400
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
استاد راهنما
دكتر منصور شيرواني، دكتر سيد حسن هاشم آبادي